1. INICIADORES Y
DISPOSITIVOS DE RETARDO
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
1

2. INTRODUCCIÓN
El sistema de iniciación transfiere la señal de detonación del
taladro a taladro en un tiempo preciso. La selección del sistema
de iniciación resulta crítica para el éxito de una voladura. El
sistema de iniciación no sólo controla la secuencia de disparo de
los taladros, sino que también afecta la cantidad de vibración
generada por una voladura, el tamaño de la fragmentación
producida, el rompimiento trasero y la violencia que puede ocurrir.
CFTM-UNI
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
2

3. Aunque el costo de los sistemas de iniciación es una
consideración importante dentro del proceso de selección,
debe ser una consideración secundaria, especialmente si el
sistema de iniciación más económico causa problemas como:
vibración, rompimiento trasero o poca fragmentación. Será una
tontería el seleccionar un sistema de iniciación basándose
estrictamente en el costo.
La selección del sistema de iniciación es uno de las
consideraciones más importantes dentro del diseño de una
voladura.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
3

4. ACCESORIOS DE VOLADURA
A) TRANSMISORES:
• Mecha o guía de seguridad, a fuego (pólvora).
• Mecha rápida o de ignición, a fuego
(pirotécnica).
• Cordón detonante (núcleo explosivo-Pentrita).
• Línea silenciosa.
B) DETONADORES SIMPLES , ELÉCTRICOS Y CON
RETARDO
• Detonadores simples
• Detonadores eléctricos
• Detonadores no eléctricos con retardo
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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5. ACCESORIOS DE VOLADURA
A) TRANSMISORES:
MECHA O GUÍA DE SEGURIDAD:
También llamada mecha lenta; es un cordón flexible
compuesto por un núcleo de pólvora negra
recubierto por fibras de algodón, brea y un forro de
plástico.
El tiempo de combustión es constante y conocido
(51 a 52 segundos/pie en promedio). Transmite una
llama al fulminante simple para hacerlo detonar.
CUBIERTA DE FIBRA
Ing. Manuel F. Peña C.
Y FORRO PLÁSTICO
febrero de 2011
PÓLVORA NEGRA
5

6. ACCESORIOS DE VOLADURA
A) TRANSMISORES:
MECHA RÁPIDA DE IGNICIÓN:
Cordón delgado y flexible que contiene una masa
pirotécnica y dos alambres, que se encuentra
cubierto por un material plástico. cubiertos con un
forro plástico que se quema con llama abierta a
mayor velocidad (entre 10 y 60 segundos/metro).
Se emplea para encender las guías de los taladros
mediante cápsulas conectadoras, en forma
secuencial.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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7. MECHA RÁPIDA (IGNITER CORD)
• Tiene como objetivos principales, eliminar el chispeo
individual de las mechas de seguridad, evitar la
exposición del operador a la presencia de los humos y
permitir la evacuación segura ante la posibilidad de una
iniciación prematura.
• La longitud del cordón de ignición a usarse en un disparo
debe ser tal que permita que todas las mechas estén
encendidas y quemándose dentro de los taladros antes
que la primera active a la carga correspondiente.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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8. CONECTOR PARA MECHA RÁPIDA
• Es un complemento de la
mecha rápida del cual recibe el
calor
necesario
para
encenderse y activar a la
mecha de seguridad.
• Tiene una ranura que permite
una conexión segura y eficiente
con la mecha rápida.
• En la ranura del conector se
coloca la mecha rápida y para
asegurarla se presiona la base;
es posible también asegurar la
mecha rápida utilizando el block
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
de sujeción.
9

9. CONECTOR PARA MECHA RÁPIDA
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
10

10. ACCESORIOS DE VOLADURA
A) TRANSMISORES:
CORDÓN DETONANTE:
Cordón explosivo resistente y flexible; con núcleo
blanco de Pentrita, que explota práctica-mente en
forma instantánea en toda su longitud (7 000 m/s),
se usa principalmente para transmitir la detonación
a todos los taladros de una voladura e iniciarlos. Se
inicia con una onda de choque del fulminante
RELLENO DE
cuando detona..
PENTRITA
CORDÓN FLEXIBLE
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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11. CORDON DETONANTE (Pentacord ®,
Manticord)
• Recubierto con fibras sintéticas y forrado con material
plástico.
• Una de las propiedades es su alta velocidad de detonación
(7,000 m/s).
• Generalmente se utiliza para iniciar el fanel, booster,
dinamitas, emulsiones.
• Se les denomina por la cantidad de gramos de pentrita por
metro de longitud (3P, 3PE, 5P, 5PE, 8P y 10P)
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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12. ACCESORIOS DE VOLADURA
A) TRANSMISORES:
Tubo de choque o línea silenciosa:
De doble cobertura, cuya pared interior esta impregnada de
un material reactivo llamado HMX, que cuando se inicia, se
propaga mediante una onda de choque que se desplaza a
una gran velocidad a 2 000 m/s y activa al sistema de
retardo. Uno de sus extremos se encuentra sellado por
ultrasonido y el otro extremo está ensamblado al sistema de
retardo.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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13. ACCESORIOS DE VOLADURA
B) INICIADORES:
FULMINANTE COMÚN:
Cápsula cilíndrica de aluminio que contiene una
carga sensible (PET-azida de plomo) que estalla
instantánea-mente con la llama trans-mitida por la
guía o mecha de pólvora. Con potencias Nº 06 y Nº
08; se emplea para iniciar y detonar a la dinamita
y otros altos explosivos.
CÁPSULA DE
ALUMINIO
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
CARGA
PRIMARIA
CARGA
BASE
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14. FULMINANTE COMÚN Nº 8
• Es el complemento de la
mecha de seguridad, es muy
sensible, se debe de tener
cuidado con su manipuleo.
• La sensibilidad del explosivo,
es determinante para la
selección del iniciador.
• El efecto de la detonación de
un fulminante es direccional.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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15. FULMINANTE COMUN
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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16. ACCESORIOS DE VOLADURA
B) INICIADORES:
DETONADOR ELÉCTRICO:
La cápsula y su carga son similares al fulminante
pero se activa mediante una pequeña resistencia
al paso de una corriente eléctrica transmitida por
alambres conductores. Se fabrica con potencias Nº
08 y Nº 12 en dos tipos:
* INSTANTÁNEO: Su tiempo
prácticamente cero segundos.
de
disparo
es
* DE RETARDO: Su tiempo de disparo va desde
algunas milésimas de segundo (períodos cortos)
hasta varios segundos (períodos largos).
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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17. ACCESORIOS DE VOLADURA
B) INICIADORES:
DETONADOR NO ELÉCTRICO CON RETARDO:
Su función es prácticamente igual al eléctrico, pero
se activa por medio de una manguera o tubo
delgado flexible que transmite una onda de choque
deflagrante desde una línea troncal de cordón
detonante. El conjunto comprende al detonador, el
tubo flexible transmisor y un conectador plástico “J”
para empalmar el cordón.
También son instantáneos y de retardo (período
corto en milisegundos y período largo en medios
segundos) con potencias Nº 10 y Nº 12.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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18. DETONADOR
NO ELÉCTRICO
TUBO DE CHOQUE O LÍNEA SILENCIOSA
SELLO DE GOMA
DISCO ANTIESTÁTICO
SELLO ANTIESTÁTICO
TREN DE RETARDO
CON 1, 2 Ó 3
ELEMENTOS
DISCO AMORTIGUADOR
CFTM-UNI
febrero de 2011
AZIDA DE PLOMO
Ing. Manuel F. Peña C.
PETN
19

19. CLASIFICACIÓN DE LOS ACCESORIOS DE INICIACIÓN
CUADRO RESUMEN
ACCESORIOS DE INICIACIÓN
NO ELÉCTRICO
CONVENCIONAL
ELÉCTRICOS
CORDÓN
DETONANTE Y
RETARDOS
TUBOS DE
CHOQUE
DETONADORES
MECHA DE
SEGURIDAD.
RETARDO
CONVENCIONAL
DE SUPERFICIE
(ms)
FULMINANTE
SIMPLE
CONVENCIONALES
a)
DETONADORES
INSTANTÁNEOS.
b) DETONADORES DE
RETARDO (ms –
lp).
SISTEMAS DE
MANGUERA DE
CHOQUE CON
DETONADORES DE
RETARDO
DETONADORES
ESPECIALES
MECHA RÁPIDA Y
CONECTORES
(IGNITER CORD)
febrero de 2011
SISTEMAS
ESPECIALES:
RETARDOS
DENTRO DEL
TALADRO
(ms)
DETONADORES DE
RETARDO
ELECTRÓNICO
Ing. Manuel F. Peña C.
Ejemplo:
DUAL Y OTROS
20

20. CARMEX®
El Carmex es un sistema de iniciación convencional
para explosivos, integrado por accesorios de
voladura
tradicionales
mejorados
en
sus
componentes; diseñado para trabajar con mayor
seguridad al momento del chispeo en labores de
secciones grandes y con gran número de taladros por
detonar, mejorando la secuencia de salidas.
Se usa complementariamente con la mecha rápida,
con la cual se optimizará el circuito de encendido de
una voladura correctamente planificada.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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21. Objetivos fundamentales de su uso
Con su uso se consigue:
Eliminar los defectos que generalmente existen en la
preparación de las armadas en el lugar de uso,
minimizando los tiros cortados.
La eliminación del chispeo manual de la mecha de
seguridad, evitando la exposición de los operadores a
los humos de la combustión y a tiro prematuro.
Permite la salida más rápida y segura del personal del
lugar de disparo que con el chispeo tradicional.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
22

22. Componentes del CARMEX®
Está compuesto por los siguientes accesorios:
Un fulminante común N° 8.
Un tramo de mecha de seguridad.
Un conector.
Un seguro de plástico denominado “Block de
sujeción” cuya función es la de asegurar el cordón
de ignición o mecha rápida al conector.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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23. Conexión de la Mecha Rápida al
conector
Mecha rápida
Block de sujeción
Conector
Mecha de seguridad
24

24. FANEL
(FULMINANTE NO ELÉCTRICO DE RETARDO)
• Es un accesorio eficaz para usos en voladuras a cielo abierto
y subterránea, ofrece beneficios de sincronización,
permitiendo una mejor maniobrabilidad.
• Consta de un fulminante N 12 y un elemento de retardo, el
cual permite ser detonado en diferentes intervalos de tiempo.
• Las escalas disponibles son, una de periodo corto (Manguera
roja) y una de periodo largo (Manguera amarilla)
• El Block de plástico facilita la conexión y el contacto apropiado
entre la manguera fanel y el cordón detonante.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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25. FANEL
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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26. ESCALAS DE TIEMPOS DEL FANEL
PERIODO CORTO ( MS )
Manguera color rojo
Serie
Tiempo de retardo
( En milisegundos )
1
25
2
50
3
75
4
100
5
125
6
150
7
175
8
200
9
225
10
250
11
300
12
350
13
400
14
450
15
500
16
600
17
700
18
800
19
900
20
1000
PERIODO LARGO ( LP )
Manguera color Amarillo
Serie
Tiempo de retardo
Segundos
Miliseg.
1
0,5
500
2
1,0
1000
3
1,5
1500
4
2,0
2000
5
2,5
2500
6
3,0
3000
7
3,5
3500
8
4,0
4000
9
4,5
4500
10
5,0
5000
11
5,6
5600
12
6,2
6200
13
6,8
6800
14
7,4
7400
15
8,0
8000
16
8,6
8600
APLICACIONES DEL SISTEMA
1.-INICIADORES CON RETARDOS TIPO PERIODO LARGO " LP ".Se utilizan generalmente donde hay una sóla cara libre como: Galerías ,cruceros
cruceros, ventanas, chimeneas, subniveles etc.
2.-INICIADORES CON RETARDOS TIPO MILISEGUNDOS "MS".Se aplican en la iniciación de taladros donde existan 2 ó más caras libres bien
definidas como: tajeos de explotación en breasting etc.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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27. EXANEL
 EXANEL es un sistema silencioso de iniciación no
eléctrica puntual, compuesto por un fulminante, un tubo de
choque que transmite la señal y en el otro extremo un clip de
plástico para conectarse al cordón detonante MANTICORD
de bajo gramaje.
• Posee tres puntos de identificación: Uno en el conector
plástico, otro en la etiqueta y el último en la base del
fulminante.
• El EXANEL debe ser almacenado en un ambiente seco,
ventilado, alejado de productos explosivos e inflamables,
conforme la legislación aplicable.
CFTM-UNI
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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28. • Es una serie única de retardos. Fusiona los tradicionales
periodos Cortos y Largos.
• Utiliza la línea de cordón detonante, para iniciarse.
• Se usa en Minas Subterráneas y Open Pit.
• El Tubo de choque es de alta resistente a la abrasión.
• Es rápido y simple para conectar a la línea de cordón
detonante.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
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29. COMPONENTES DEL EXANEL
Conector
Plástico
Banda de papel coadhesiva
Etiqueta de identificación número y tiempo
Sello de
ultrasonido
Sello de Hule
Tubo de Choque
Detonador
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
30

30. Ventajas del EXANEL
•Al contar con retardos incorporados permite incrementar las mallas
de perforación en tajeos y en frentes, al reducir el número de
taladros disminuye el consumo de accesorios, se reduce el costo
de perforación y de explosivos, generando la optimización y calidad
de las voladuras, desde el punto de vista técnico - económico.
•Minimiza la ocurrencia de “tiros cortados” vs. Sistemas de
iniciación convencional.
•Mejora la fragmentación y control de lanzamiento de la pila
•Conexiones fáciles y rápidas.
•Disminuye el daño causado a las cajas y rocas remanentes
•Disminuye las vibraciones por efecto de la voladura.
•Menor número de taladros, mayor productividad del trabajador
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
31

31. febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
32

32. febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
33

33. FORMA CORRECTA DE ENGANCHE
Conexión a 90° formando una T
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
CFTM-UNI
34

34. Amarre del Cordón Detonante en un
frente:
31
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
35

35. DISEÑO DE MALLAS EN VOLADURAS
SUBTERRÁNEAS
• Las operaciones de voladura superficial presentan mínimo
dos caras libres. Donde los taladros se perforan
paralelamente a la cara frontal de alivio lo que facilita la
salida de los disparos.
• En operaciones subterráneas existe solo una cara y la
perforación tiene que ser perpendicular a ella, alineada con
el eje de la excavación, por tanto es muy difícil de disparar
si no se crea el alivio apropiado con taladros vacíos
paralelos a los cargados con explosivo.
• Si no se crea el alivio apropiado cuando detonan los
primeros taladros, el resto de la voladura se soplará.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
36

36. DISEÑO GENERAL DE
UN CORTE QUEMADO
Criterios de acción:
Arranque:
Formar la
cavidad
inicial.
Núcleo:
Contorno:
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
Triturar y
extraer el
máximo
material.
Formar el
límite de la
voladura.
37

37. DISEÑO DE VOLADURAS SUBTERRÁNEAS
•
Una diferencia adicional en las operaciones subterráneas
es el hecho de que los parámetros de voladura deben
adecuarse a un contorno específico.
•
Esto puede resultar totalmente diferente a las voladuras
masivas o a las operaciones mineras en la superficie donde
el tamaño exacto de cada voladura no es, normalmente,
crítico.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
38

38. • El avance es lento porque la perforación, la voladura y el
retiro del material son operaciones cíclicas y no se pueden
intercalar.
• La roca arrancada debe quedar bien fragmentada para ser
removida fácilmente con el equipo de excavación.
• Hoy en día la mayoría de los piques y chimeneas se hacen
con una sección transversal circular lo que da una mejor
distribución de las presiones en la roca y reduce la
necesidad de reforzar las paredes.
• Existen tres métodos comúnmente utilizados para explotar
piques circulares: la perforación de anillos con taladros
verticales, cortes en pirámide y banqueo.
39

39. METODOS DE EXCAVACION MEDIANTE PERFORACION
Y VOLADURA
Perforación
Carga de Explosivos
Voladura
Topografía
Ventilación
Sostenimiento
Saneo
Carga
CFTM-UNI

40. VARIABLES QUE INTERVIENEN EN LA
FRAGMENTACIÓN DE ROCAS
DUREZA DE LA ROCA
FRACTURAMIENTO IN SITU
ENERGÍA ESPECIFICA DEL EXPLOSIVO
GEOMETRÍA DEL DISPARO

41. PROCESO DE LA VOLADURA
•FRAGMENTACIÓN
ENERGÍA DEL
EXPLOSIVO
MACIZO
ROCOSO
(DUREZA MÁS
FRACTURAS)
•EL PERFIL DE LA
PILA DEL MATERIAL
VOLADO
•DAÑO
MALLA DE
PERFORACIÓN, E
INICIACIÓN DE LA
VOLADURA
CFTM-UNI

42. Principios de fragmentación
• Al hacer detonar una carga explosiva, se producen
dos efectos:
– Impacto muy violento provocado por la repentina
aplicación de la Presión de Detonación asociada a la
onda de choque que acompaña a la reacción química.
Depende de los parámetros del Estado de Detonación.
– Empuje resultante de la expansión de los gases a alta
presión y temperatura presentes en la cámara de
explosión. Depende de los parámetros del Estado de
Explosión.
• Suposición: La roca es un
homogéneo, isótropo y elástico
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
sólido
continuo,
43

43. Principios de fragmentación
•
Carga explosiva concentrada
(esférica), inserta en un macizo
rocoso infinitamente extendido
– Primera aureola de roca
triturada, inmediatamente
vecina a la carga.
– Segunda aureola intensamente
fragmentada  fracturas
entrecruzadas de cizalle.
– Periferia: zona donde se
observan fracturas radiales,
que se extiende 4 a 8 veces el
diámetro de la carga.
– Finalmente, una zona donde
no se observan fracturas,
denominada zona sísmica.
CFTM-UNI
Ing. Manuel F. Peña C.

44. La rotura de rocas requiere condiciones fundamentales
como:
1. Confinamiento del explosivo en el taladro.
2. Cara libre.
3. Relación entre diámetro del taladro a distancia óptima a la
cara libre (burden).
4. Relación burden-altura de banco y profundidad del taladro.
5. Condiciones geológicas, parámetros del taladro y explosivo
para generar el fisuramiento cilíndrico radial y la consecuente
rotura flexural.

45. Fases de la Mecánica de Rotura de un Taladro con Cara Libre
Columna Explosiva

46. 1. Detonación del explosivo y propagación de la Onda de
Shock

47. MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS
PROCESO DE FRACTURACIÓN
La fragmentación de rocas por voladura comprende a
la acción de un explosivo y a la consecuente respuesta
de la masa de roca circundante, involucrando factores
de tiempo, energía termodinámica, ondas de presión,
mecánica de rocas y otros, en un rápido y complejo
mecanismo de interacción.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
48

48. MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS
Este mecanismo aún no está plenamente definido,
existiendo varias teorías que tratan de explicarlo entre
las que mencionamos a:
 Teoría de reflexión (ondas de tensión reflejadas en
una cara libre).
 Teoría de expansión de gases.
 Teoría de ruptura flexural (por expansión de gases).
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
49

49. MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS
 Teoría de torque (torsión) o de cizallamiento.
 Teoría de craterización.
 Teoría de energía de los frentes de onda de
compresión y tensión.
 Teoría de liberación súbita de cargas.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
50

50. MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS
Una explicación sencilla, comúnmente aceptada,
que resume varios de los conceptos considerados
en estas teorías, estima que el proceso ocurre en
varias etapas o fases que se desarrollan casi
simultáneamente en un tiempo extremadamente
corto, de pocos milisegundos, durante el cual ocurre
la completa detonación de una carga confinada,
comprendiendo desde la fragmentación hasta el total
desplazamiento del material volado.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
51

51. MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS
Estas etapas son:
1. Detonación del explosivo y generación de la
onda de choque.
2. Transferencia de la onda de choque a la masa
de la roca iniciando su agrietamiento.
3. Generación y expansión de gases a alta
presión y temperatura que provocan la
fracturación y movimiento de la roca.
4. Desplazamiento de la masa de roca triturada
para formar la pila de escombros o detritos.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
52

52. MECÁNICA DE ROTURA DE ROCAS
La rotura de rocas requiere condiciones
fundamentales como:
1. Confinamiento del explosivo en el taladro.
2. Cara libre.
3. Relación entre diámetro del taladro a distancia
óptima a la cara libre (burden).
4. Relación
burden-altura
de
banco y
profundidad del taladro.
5. Condiciones geológicas, parámetros del taladro
y explosivo, para generar el fisuramiento
cilíndrico radial y la consecuente rotura flexural.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
53

53. DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA POTENCIAL DE UN EXPLOSIVO EN
ACCIÓN
EXPLOSIÓN:
IMPACTO - EXPANSIÓN
ENERGÍA ÚTIL DE TRABAJO
ENERGÍA DE LA
ONDA DE CHOQUE
ENERGÍA NO UTILIZABLE O
PÉRDIDA
ENERGÍA DE LOS
GASES DE EXPANSIÓN
TÉRMICA
LUMINOSA
VIBRATORIA
(CALOR)
SÓNICA
EFECTOS SUMADOS DE IMPACTO Y DE PRESIÓN,
QUE PRODUCEN EN LA ROCA LA DEFORMACIÓN
ELÁSTICA Y ROTURA IN SITU
(LUZ)
(ONDA SÍSMICA)
(RUIDO)
(BLAST)
ENERGÍA REMANENTE DE LA EXPANSIÓN
DE GASES
PÉRDIDAS AL PONERSE LOS
GASES CON ELEVADA
PRESIÓN EN CONTACTO CON
LA ATMÓSFERA
PORCENTAJE UTILIZABLE PARA EL
DESPLAZAMIENTO DE FRAGMENTOS
DENTRO DEL MONTON DE ESCOMBROS
(EMPUJE Y APILONADO DE LOS DETRITOS)
PÉRDIDA ADICIONAL EN EL
IMPULSO DE PROYECCIÓN
DE FRAGMENTOS VOLANTES
(FLY ROCKS)
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
54

54. VARIABLES
CONTROLABLES
EN LA VOLADURA
PERFORACIÓN
CARGA Y ENCENDIDO
VARIABLES
NO CONTROLABLES
EN VOLADURA
GEOLOGÍA
VOLADURA PREPARADA
DISPARO
TIEMPO PROMEDIO
DEL PROCESO
MENOS DE 2 SEGUNDOS
RESULTADO DEL DISPARO
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
55

55. VARIABLES CONTROLABLES EN LA VOLADURA
PERFORACIÓN
• DIÁMETRO DE TALADRO
• TIPO DE CORTE O ARRANQUE
• LONGITUD DE TALADRO
• DIRECCIÓN DE SALIDA DE LOS TIROS
• CARAS LIBRES DISPONIBLES
• DISTRIBUCIÓN DE TALADROS
(MALLA DE PERFORACIÓN)
• DIMENSIÓN DE LA VOLADURA
• ESPACIO/ BURDEN
• CONFIGURACIÓN DEL DISPARO
• ANGULARIDAD Y/O PARALELISMO
• SOBREPERFORACIÓN
• LONGITUD DE TACO
febrero de 2011
• ALTURA DE BANCO
• TIPO DE TACO INERTE
• PROFUNDIDAD DE AVANCE (EN SUBSUELO)
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56

56. VARIABLES CONTROLABLES EN LA VOLADURA
CARGA Y ENCENDIDO
• TIPO DE EXPLOSIVO
• FACTOR DE CARGA (kg/m3)
• DISTRIBUCIÓN:
* CARGA DE FONDO
* CARGA DE COLUMNA
(TIPOS Y DENSIDADES)
• PROPIEDADES:
* DENSIDAD
* VELOCIDAD
* SENSIBILIDAD
* BRISANCE
* SIMPATÍA, ETC.
• PROYECCIÓN DE CARAS LIBRES
A FORMAR CON CADA SALIDA
• ENERGÍA DISPONIBLE
• SISTEMA DE INICIACIÓN
• MÉTODO DE CARGA Y CEBADO
• ACOPLAMIENTO TALADRO/EXPLOSIVO
• LONGITUD DE COLUMNA EXPLOSIVA
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
• SECUENCIA DE ENCENDIDOS
• DISTRIBUCIÓN DE CARGA
(A COLUMNA COMPLETA O
CON CARGAS ESPACIADAS)
57

57. VARIABLES NO CONTROLABLES EN LA
VOLADURA
GEOLOGÍA
• TIPO DE ROCA
• CONDICIONES DEL CLIMA
• RESISTENCIA A LA ROTURA
Y PROPIEDADES ELÁSTICAS
DE LA ROCA
• DISCONTINUIDADES:
GRADO DE FISURAMIENTO
* DISYUNCION
* CLIVAJE
* FALLAS
* FISURAS
OQUEDADES, CAVERNAS
Y OTRAS.
• FRECUENCIA SÍSMICA
• PRESENCIA DE AGUA
• CONDICIONES DEL TERRENO
febrero de 2011
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58

58. RESULTADO DEL DISPARO
EN RENDIMIENTO
• SALIDA TOTAL O PARCIAL
DEL DISPARO
• FRAGMENTACIÓN
• DESPLAZAMIENTO Y FORMA
DEL CONO DE ESCOMBROS
• VOLUMEN DEL MATERIAL ROTO
• ESPONJAMIENTO (PARA EL RECOJO
Y RETIRO DE DETRITOS)
• ROTURA HACIA ATRÁS (BACK BREAK)
EN SEGURIDAD
• PROYECCIÓN DE FRAGMENTOS
(FLY ROCKS)
• TECHOS Y CAJAS GOLPEADAS
(POSIBILIDAD DE DESPLOME)
• EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS
NO DETONADOS
• SOBRE EXCAVACIÓN
• AVANCE DEL FRENTE
• PROYECCIÓN FRONTAL Y LATERAL
• NIVEL DE PISO (LOMOS)
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña
• ANILLADO, CORNISAS, SUBSUELO, ETC. C.
• TIROS FALLADOS
• GASES REMANENTES
59

59. TRAZOS DE ARRANQUES
LEYENDA
TALADRO CARGADO
TALADRO DE ALIVIO
60

60. EJEMPLOS DE TRAZO DE CORTE QUEMADO
APLICABLES A CHIMENEAS Y PIQUES
a
b
c
d
EJEMPLOS PARA LIMITAR EL EFECTO DE SIMPATÍA ENTRE LOS
TALADROS DE ARRANQUE
a
febrero de 2011
b
Ing. Manuel F. Peña C.
c
61

61. TRAZOS PARA ARRANQUE PARA
TÚNELES
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
62

62. TRAZOS PARA ARRANQUE PARA
TÚNELES
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
63

63. TRAZOS PARA ARRANQUE PARA
TÚNELES
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
64

64. EFECTOS DE LA SALIDA SECUENCIAL POR
RETARDOS EN SUBTERRÁNEO
DIAGRAMA DE LA
CADENCIA DE SALIDA DE
TALADROS EN UN
FRONTÓN MINERO
DISPARADO CON
RETARDOS
CORTE DE ARRANQUE
EN PARALELO
FRENTE
CORTE
LONGITUDINAL
SALIDA DEL
ARRANQUE
CORTE ANGULAR “V”
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
65

65. EJEMPLO DE
CORTES
PARALELOS
ESCALONADOS
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
66

66. ERRORES DE PERFORACIÓN
• HUECO DE ALIVIO DE DIÁMETRO MUY PEQUEÑO
• DESVIACIONES EN EL PARALELISMO
AVANCE
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
67

67. ERRORES DE PERFORACIÓN
• INTERSECCIÓN ENTRE TALADROS
AVANCE
SOBRECARGA
SIN CARGA
• SOBRECARGA (EXCESIVA DENSIDAD DE CARGA)
SOBRECARGA
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
68

68. Taladros no alineados
e inclinados
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
69

69. TÚNELES
• Las voladuras en túneles son diferentes a las voladuras en
bancos debido a que se hacen hacia superficie libre mientras
que las voladuras en banco se hacen hacia dos o más caras
libres.
• En las voladuras de bancos hay gran cantidad de alivio natural
dentro de la plantilla el cual resulta de las caras libres
adicionales.
• En los túneles, sin embargo, la roca está más confinada y una
segunda cara libre debe ser creada paralela al eje de los
taladros.
• La segunda cara libre se produce por un corte en el frente del
túnel que puede ser ya sea un taladro perforado
paralelamente, un corte en V o un corte en abanico.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
70

70. • Después de que se hace el corte, los taladros auxiliares se
pueden comparar en algunos aspectos los utilizados en
voladuras de bancos.
• En general, las voladuras de frentes son de alguna manera
sobrecargadas para producir una fragmentación más fina ya
que los efectos desastrosos del sobrecargado de los taladros
son disminuidos por el confinamiento dado en el túnel.
• Como resultado del confinamiento adicional y la falta de caras
libres desarrolladas, el tiempo entre retardos debe ser mayor
que los de las voladuras de superficie para permitir el
movimiento de la roca y la formación de la cara libre adicional
antes de que disparen los taladros subsecuentes.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
71

71. • Como resultado del confinamiento adicional y la falta de caras
libres desarrolladas, el tiempo entre retardos debe ser mayor
que los de las voladuras de superficie para permitir el
movimiento de la roca y la formación de la cara libre adicional
antes de que disparen los taladros subsecuentes.
• En las voladuras de túneles, se utilizan generalmente periodos
de retardo largos. Si se utilizan retardos de milisegundos, se
omiten periodos de retardo para permitir de 75 a 150
milisegundos (como mínimo) entre disparos de taladros. Este
incremento en el tiempo de retardo es esencial para permitir
que las voladuras de los frentes funcionen apropiadamente.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
72

72. • Se deben discutir un número de diferentes tipos de taladros
cuándo se hacen voladuras en túneles. Los taladros pueden
ser divididos en las siguientes categorías:
1. Taladros de Piso (arrastres).
2. Taladros Cuadradores (flancos).
3. Taladros de Contorno (alzas al techo).
4. Taladros de Corte o Arranque.
5. Taladros Auxiliares.
CFTM-UNI
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
73

73. CORTE DE TALADROS PARALELOS
• El arranque utilizado hoy en día es el corte cilíndrico con
taladro de alivio de mayor diámetro. El término “corte
cilíndrico” se origina de un tipo de voladura donde los taladros
son perforados paralelos uno al otro.
Más tarde se descubrió que al utilizar taladros vacíos de
diámetro mayor que los cargados, proveía alivio adicional en
la plantilla o malla y reducía la cantidad de taladros perforados
que se necesitaban. Los taladros grandes y vacíos también
permitían un avance adicional por voladura.
74

74. • Toda una variedad de nombres se aplicaron para estos cortes
en paralelo, cuando los taladros de producción del arranque y
alivios son del mismo diámetro se denomina corte quemado.
• Cuando se combina taladros de producción del arranque de
menor diámetro con taladros de alivio de mayor diámetro se
denomina corte cilíndrico.
AVANCE POR
VOLADURA Y
LOS
DIÁMETROS
DE LOS
TALADROS
VACÍOS
75

75. EJEMPLOS PARA LIMITAR EL EFECTO DE SIMPATÍA
ENTRE LOS TALADROS
3
2
12
1
10
4
a
5
3
d. Corte en espiral
2
8
5
1
3
2
6
1,8 m
c
7
4
4
1
b
1,3 m
6
5
0,7 m 0,9 m
febrero de 2011
1,15 m
9
11
f. Corte en Doble Espiral
e. Corte Coromat
Ing. Manuel F. Peña C.
76

76. • Los taladros del corte pueden ser ubicados en cualquier lugar
en la cara del túnel. Sin embargo, la posición del corte o
arranque influenciará sobre la proyección de lanzamiento del
material arrancado.
• Si los taladros de corte se colocan cerca de la pared, la
plantilla requerirá menos taladros pero la roca fragmentada no
será desplazada tan lejos dentro del túnel.
• El corte se alterna del lado derecho al izquierdo del túnel para
asegurar que no se perforarán las cañas remanentes de la
voladura anterior.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
77

77. • Para poder obtener un buen movimiento hacia delante de la
pila del material, el arranque puede ser colocado en la mitad
del frontón. Ubicándolo hacia la parte inferior, el lanzamiento
será minimizado. Si se requiere de mayor lanzamiento, los
taladros de arranque pueden colocarse más alto, en el centro
del frontón como se muestra.
POSICIONES DE LOS TALADROS DE ARRANQUE
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
78

78. UBICACIÓN DEL ARRANQUE
b
a
d
a
c
(a) FLANCOS
(c) PISO
(b) TECHO
(d) PUNTO MEDIO
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
79

79. VARIABLES IMPORTANTES
•La variable más importante y crítica es el
burden (B) (diseño).
•La otra variable que debe evaluarse en
una voladura de rocas es el tamaño y
uniformidad de la fragmentación
(resultados).
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
80

80. B =
f
Características
geomecánicas
del
macizo rocoso, parámetros de la mezcla
explosiva, diámetro del taladro, tamaño
de fragmentación requerido, etc.
Muchos investigadores han propuesto varias
formulas o modelos matemáticos para
calcular el burden (B).
Cada uno de ellos tiene sus ventajas,
desventajas, limitaciones de acuerdo a:
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
81

81. •El tipo de roca.
•Tipo de mezcla explosiva a ser usada
•Tipo y características del equipo de perforación,
de los equipos de carguío y acarreo.
•Tamaño y uniformidad de la fragmentación
requerida.
•Preparación y capacitación del personal.
•Ciencia y tecnología a ser empleada
•Software a ser usado
•Planeamiento estratégico de la gerencia para
obtener las metas propuestas, etc.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
82

82. Variable más importante:
Burden:
Es
la
distancia
medida
perpendicularmente desde el centro de
gravedad de una mezcla explosiva cargada
dentro de un taladro, a la cara libre más
cercana y en la dirección en la cual
probablemente ocurrirá el desplazamiento
de la masa rocosa.
CFTM-UNI
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
83

83. DISEÑO DE LOS TALADROS DE CORTE
• Los burden de los taladros cargados se seleccionan de tal
manera, que el volumen de roca quebrada por cualquier
taladro no pueda ser mayor al que pueda ocupar el espacio
vacío creado, ya sea por el taladro de mayor diámetro o por
los taladros subsecuentes que detonen.
• En este cálculo se debe considerar también el hecho de
cuando la estructura de la roca se rompe entre los taladros,
ésta ocupará un volumen mayor al que tenía en su estado
original.
• En otras palabras, se debe considerar el factor de
esponjamiento.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
84

84. • Si los taladros de arranque rompen un volumen mayor del que
puede caber dentro del cráter creado previamente, el corte se
“congela” lo que significa que se bloquea por la roca que no
puede ser expulsada.
• Si esto ocurre, el alivio paralelo al eje de los taladros se pierde
y los taladros no podrán romper adecuadamente. De hecho,
éstos empezarán a soplarse fisurando la roca adyacente pero
sin permitir que se produzca la fragmentación en la última
etapa. Por tanto, en el corte mismo, las distancias deben ser
diseñadas y perforadas con precisión.
• El tiempo de retardo debe ser suficientemente lento para
permitir que la roca empiece a ser expulsada del frente antes
de que se disparen los taladros subsecuentes.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
85

85. MÉTODO POSTULADO POR HOLMBERG
EL
DIÁMETRO DEL TALADRO VACÍO
PRINCIPAL QUE SE PERFORARA EN EL
ARRANQUE ESTA EN FUNCIÓN DE LA
LONGITUD PROMEDIO DE PERFORACIÓN.
H = 0.15 + 34.1D2 – 39.4D22
DONDE:
H = Longitud de perforación promedio (m).
D2= DIÁMETRO DEL TALADRO VACÍO (m)
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
CFTM-UNI
86

86. CÁLCULOS PARA LAS DIMENSIONES DEL CORTE
TALADRO (S) VACÍO (S)
• Un diseño típico de un corte paralelo se da en la figura
mostrada. El diámetro del taladro vacío de alivio principal se
designa como D2 mayor a los taladros de producción D1. Si
se utiliza más de un taladro vacío, se debe calcular el diámetro
equivalente el cual contengan el volumen del taladro vacío
principal D2. Esto se puede hacer utilizando la siguiente
ecuación:
D3 = D2 / √N
donde:
D2
=Diámetro de un solo taladro vacío(mm) por HOLMBERG
D3
=Diámetro de los taladros vacíos equivalente (mm) a D2
N
=
febrero de 2011
Número de taladros vacíosC.
Ing. Manuel F. Peña
CFTM-UNI
87

87. CFTM-UNI
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
88

88. CÁLCULO DE B1 PARA EL CUADRO 1
D1
El primer cuadrado
de
taladros
de
arranque se localiza
a una distancia B1
del centro.
D2
B1 = 1.5D2
CORTE QUEMADO
MOSTRANDO
DIMENSIONES
DEL BURDEN
B1
B3
B2
B4
CFTM-UNI
89

89. CÁLCULO DE : B2 , B3 , B4 ……………Bn
D1
B1 = 1.5D2
B2 = B1x√2
D2
B3 = 1.5B2x√2
B4 = 1.5B3x√2
B1
B3
B2
B4
Bn = 1.5Bn-1x√2
90

90. DISEÑO EN EL CORTE
PRIMER CUADRANTE
CÁLCULO DEL BURDEN EN EL 1er
CUADRANTE.
febrero de 2011
SI LA DESVIACIÓN DEL
TALADRO ES (0.5% a 1.0 %)
1.7 D2 - F
B1 =
1.5 D2
SI LA DESVIACIÓN DEL
TALADRO ES MAYOR A 1%
Ing. Manuel F. Peña C.
91

91. DONDE:
B1 = BURDEN EN EL PRIMER CUADRANTE.
D2 = DIÁMETRO DEL TALADRO VACÍO
F  H  
 = DESVIACIÓN ANGULAR (mm/m).
 = DESVIACIÓN EN EL COLLAR O EMPATE (mm).
H = PROFUNDIDAD DEL TALADRO (m).
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
92

92. La distancia o radio desde el centro exacto del corte se
llamará R.
4
3
R4
R1 = B1
9
R3
15
R2
5
R1
1
2
DISTANCIAS
DESDE EL
CENTRO HASTA
LOS TALADROS
DEL CORTE
febrero de 2011
3
2
7
13
11
3
4
4
Ing. Manuel F. Peña C.
93
4

93. El valor de En
denota el tamaño
del corte o la
distancia
entre
taladros dentro del
cuadro.
E1 = B1√2
4
4
3
E3
E2
15
9
5
1
E4
2
2
3
E2 = B3
7
13
E3 = B4
En = Bn-1
DISTANCIAS ENTRE
TALADROS DEL
CORTE
febrero de 2011
11
3
4
4
TAMAÑO DE EL CORTE
Ing. Manuel F. Peña C.
94

94. CÁLCULO DEL BURDEN EN FUNCIÓN DE
LA IMPEDANCIA ROCA-EXPLOSIVO
F = 548 /( Ir x Ie x Vd )⅓
Donde:
D2
=Diámetro de un solo taladro vacío(cm) por HOLMBERG
F
=Factor de corrección en función del tipo de roca y del
explosivo
Ir , Ie
=Impedancia de la roca y del explosivo respectivamente
Vd
= Velocidad de detonación del explosivo en m/s
febrero de 2011
B1  0,684D2 xF
Ing. Manuel F. Peña C.
95

95. IMPEDANCIA
Definición:
La impedancia es definida como el producto de la velocidad
por la densidad.
Así se tiene, que la impedancia del explosivo se refiere al
producto de la densidad del explosivo (1) cargado dentro de
los taladros, por la velocidad de detonacion (Vd) de dicho
explosivo.
Mientras que, la impedancia de la roca es definida como el
producto de la velocidad de la onda (PWV) por la densidad de
la roca (R).
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
96

96. Entonces,
siguiente:
matemáticamente
se
puede
escribir
1 x V   R x P
WV
d
Donde:
1 = Densidad del explosivo
Vd = Velocidad de detonación del explosivo.
R = Densidad de la roca
PWV = Velocidad de la onda P dentro del macizo rocoso.
97
lo

97. CÁLCULO DEL NÚMERO (Nt)
DE TALADROS EN UN FRENTE
P
S
Nt 

E
K
Para rocas: suave, intermedia, dura
ÁREA DE LA SECCIÓN

6m2
P
Nt 
SK
E
Para rocas: suave a intermedia
P
S
Nt 

E
K
Para rocas: duras
ÁREA DE LA SECCIÓN < 6m2
ÁREA DE LA SECCIÓN < 6m2
CFTM-UNI
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
98

98. Tabla para
0.40 a 0.55
0.60 a 0.65
0.70 a 0.75
Tipo de Roca
Dura
Intermedia
Suave
Tabla para
2.0 a 2.5
1.5 a 1.7
1.0 a 1.2
febrero de 2011
E
K
Tipo de Roca
Dura
Intermedia
Suave
Ing. Manuel F. Peña C.
99

99. CÁLCULO DEL PERÍMETRO
P= perímetro
4x√S
P= Ancho+4/3xAltura+1,571xAnchox0,906
S: ÁREA DE LA SECCIÓN DEL FRENTE
CFTM-UNI
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
100

100. CFTM-UNI
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
101

101. Línea troncal Z-18 y
conexiones
CARMEX
7
6
6
5
4
5
3
3
2
4
4
1
2
Galería
7x8 pies
1
1
1
2
2
5
Mecha
Rápida
Z-18
5
3
3
4
9
febrero de 2011
8
Ing. Manuel F. Peña C.
8
9
102

102. DISEÑO DE MALLA
11A
11A
11A
11A
11A
6A
11A
6A
11A
3A
5A
9A
5A
1A
3A
3R
1R
1R
9A
1A
3A
9A
5A
1A
3R
1A
5A
1,5 m
3A
9A
7A
15A
7A
13A
3,5 m
9A
9A
7A
13A
7A
13A
15A
3,0 m
N° Tal= 40 + 2 aliv.
CFTM-UNI 103

103. CARMEX ® : Secuencia de Salida
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
104

105. febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
106

106. febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
107
CFTM-UNI

107. Corte “EXSAGONAL”
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
108

108. Corte “EXSAGONAL”
CFTM-UNI
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
109

109. febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
110

110. febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
111

111. CORTE EN V
• El arranque comúnmente
utilizado
en
trabajos
subterráneas con taladros
perforados en ángulo es el
corte en V. El corte en V
difiere del corte quemado en
que se perforan menos
taladros y se logra un avance
menor por voladura. El
avance por voladura también
está limitado por el ancho del
túnel. En general, el avance
por voladura se incrementa
con el ancho del túnel.
CORTE EN V BÁSICO
112

112. CORTE EN V
• El ángulo de la V no debe ser agudo y no debe ser
menor a 60°.
• Los ángulos más agudos requieren cargas con más
energía para la distancia de burden utilizada. Un corte
consiste, normalmente, de dos V´s, pero en voladuras
más profundas, un corte puede consistir de hasta
cuatro.
113

113. • Cada cuña en V debe ser disparada en el mismo periodo
de retardo usando detonadores de milisegundos para
garantizar la tolerancia mínima entre cada pierna de la V al
momento del disparo. El tiempo de retardo entre V´s
adyacentes debe ser de por lo menos 75 milisegundos
(mínimo). La distribución básica de las V´s se muestra en
la figura.
TIEMPO DE
RETARDO PARA
UN CORTE EN V
114

114. • El corte en V básico muestra dos burden, el burden al fondo
de los taladros y el burden entre las V´s que es equivalente a
dos veces un burden normal si se utiliza un ángulo de 60° en
el vértice de la V.
• En algunos casos, se perfora un taladro adicional
perpendicular al frontón siguiendo la línea de B1, el cual se
denomina “taladro rompedor”.
• Este se usa si la fragmentación obtenida con el corte en V es
demasiado grande.
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
115

115. CFTM-UNI
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
rockfrag.peru@gmailcom
116

116. CFTM-UNI
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
rockfrag.peru@gmailcom
117

117. CFTM-UNI
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
rockfrag.peru@gmailcom
118

118. febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
CFTM-UNI
rockfrag.peru@gmailcom
119

119. … GRACIAS POR SU ATENCIÓN
febrero de 2011
Ing. Manuel F. Peña C.
CFTM-UNI
rockfrag.peru@gmailcom
120
Ing. Manuel F. Peña C.